Способ управления -фазным преобразователемчастоты c непосредственной связьюи искусственной коммутацией

 

ОП И САН И Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических .

Реслублик

<>839009 (63) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 091079 (21) 2826004/24-07 (51) М. Кл.з с присоединением заявки М—

Н 02 Р 13/16

Государственный комитет

СССР по деяам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 1 0681. сиоллетеиь 449

Дата опубликования описания 150681 (53) УДК 621 316.727 (088.8) аявитель (54 ) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ m-ФАЗ НЫМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ

ЧАСТОТЫ С НЕПОСРЕДСТВЕННОЙ СВЯЗЬЮ

И ИСКУССТВЕННОЙ КОММУТАЦИЕЙ

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для симметрирования многофазных, в частности трехфазных, напряжений в общепромышленных и автономных системах электроснабжения стабильной или изменяющейся частоты при подключении к ним. различных несимметричных нагрузок.

Известен способ управления яреобразователем частоты с непосредственной связью (НПЧ) и искусственной коммутацией, состоящий в том, что циклически подключают на равные отрезки времени фазы нагрузки к фазам питающей-сети с помощью полупроводниковых ключей переменного тока fl).

Однако этот способ не обеспечивает симметрирования напряжения при подключении к сети различных несимметричных нагрузок.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемсму результату к изобретению является способ управления m-фазным преобразователем частоты с йепосредствеыной связью и искусственной коммутацией, выходная частота которого равна сумме или разности частот сети и управления, вентилями, нагруженным на реактор, ссстоящий в том, что формируют последовательности распределяемых по вентилям импульсов управления (2 ).

Однако пофаз ное регулирование сетевого тока в широких пределах сопровождается ухудшением его гармонического состава, что ограничивает область применения данного способа сравнительно небольшими значениями несимметрии напряжений сети.

Цель изобретения — расширение глубины регулирования тока обратной последовательности.

Указанная цель достигается тем, что согласно способу управления

m-фазным преобразователем частоты с непосредственной связью и искусственной коммутацией, выходная частота которого равна сумме или разности частот сети и управления вентилями, нагруженным на реактор, выделяют из напряжений сети m-фазную систему напряжений обратной последовательности, синхронизируют импульсы управления вентилями, напряжением обратной последовательности, после чего фазу импульсов изменяют пропорционально модулю напряжения обратной последовательности °

Н а фиг . 1 предст авлен а блок-схема

839009 устройства, реализующая предлагаемый способ; на фиг. 2 — кривая напряжения реактора без постоянной составляющей; на фиг.3 — диаграмма импульсов управления вентилями; на фиг.4 — кривая напряжения реактора, содержащая ,постоянную составляющую; на фиг.5 диаграмма импульсов управления вентилями, сдвинутых на угол 30 относительно выбранного начала отсчета; на фиг.б — кривая тока в реакторе; на фиг ° 7 — регулировочная характеристика устройства.

Схема устройства содержит обычный непосредственный преобразователь частоты (ПЧ) 1, выполненный на вентилях с двухсторонней проводимостью, нагруженный на однофазный реактор 2 с линейной вебер-амперной характеристикой. Система управления преобразователем содержит датчик 3 напряжений обратной последовательности, с помощью которого производится синхронизация импульсов управления вентилями, вырабатываемых формирователем 4, а также их последующий сдвиг по Фазе с помощьЮ фазосдвигающего устройства 5. Преобразователь подключен к многофазной сети параллельно нагрузке 6, вызывающей несимметрию линейных напряжений.

Несимметричную систему напряжений можно представить в виде суммы прямой, обратной и нулевой последовательностей, при этом векторы напряжений прямой и обратной после довательностей вращаются в противоположных направлениях, Учитывая это, рассмотрим вначале работу схемы при питании ее напряжением обратной последовательности. Для простоты примем, что ПЧ выполнен по нулевой схеме, число фаз сети равно трем, а индуктивность реактора бесконечно велика. При появлении в сети напряжения обратной последовательности на выходе датчика 3 выделяется трехфазная система напряжений обратной

И п ср последовательности А, С, Б (фиг.2).

Указанные напряжения используются далее для синхронизации 120-ти градусных импульсов управления, вырабатываемых в формирователе 4, частота которых равна частоте сети. За на.чало отсчета:примем. момент времени, когда середина импульса управления совпадает с началом синусоиды напря» ения обратной последовательности (фиг ° 3). Если такие синхронизированные импульсы управления, имеющие частоту сети, подаватель на вентили

ПЧ, минуя фазосдвигающее устройство

5, то на выходе ПЧ формируется кривая напряжения пилообразной Формы (a e лена штриховкой на фиг.2), не содержащая постоянной составляющей, поскольку площади, ограниченные положительными и отрицательными участd0

65 делительный трансформатор распространяется по сети. Независимо от причин возникновения несимметрии напряжения на шинах ПЧ представляет для источника обратной последовательности н регулируемую нагрузку с очень ками кривой U; t), равны между собой. Как следует из фиг.2, при данном алгоритме управления кривая напряжения реактора формируется из равных ,,участков синусоид напряжений обратной последовательности, а реактор циклически подключается на одинаковые интервалы времени к отстающей фазе (А" C "-+ В A - ) . Ток в реакторе при этом не протекает, поскольку постоянная составляющая в приложенном к реактору напряжении отсутствует, а для переменной составляющей индуктивное сопротивление реактора бесконечно велико. Если сигналом, пропорциональным амплитуде (модулю) напряжения обратной последовательности, с помощью Фазосдвигающего устройства 5 осуществить сдвиг по фазе импульсов управления на угол 8 например, в сторону отставания (фиг.5)

20 то в кривой напряжения реактора появляется постоянная составляющая (Фиг.4), в реакторе протекает выпрямленный ток 3 . Поскольку сумма активных сопротивлений реактора и

g5 вентилей очень мала, то даже незначительное увеличение угла О (от нуля до нескольких градусов) вызывает большое изменение тока в реакторе (от нуля до номинального тока реактора). Учитывая, что при малых углах В величина з1п 0 = В, можно считать, что для предлагаемого способа регулировочная характеристика (Фиг.7) линейная. Индуктивность реактора не влияет на величину постоянной составляющей тока. Кривая сетевого тока ПЧ в рассматриваемом случае является током обратной последовательности и имеет вид прямоугольников длительностью 120 эл.град.

40 (псдобно сетевому току выпрямителя,, собранного по трехфазной нулевой c;;e— ме), амплитуда которых плавно регулируется в зависимости от угла сдвига импульсов управления. При этом за счет протекания данного тока возникает падение напряжения обратной последовательности на элементах электрической сети (трансформаторах, линиях, реакторах), поэтому уровень о напряжения обратной последовательности в месте подключения ПЧ может быть снижен до сколь угодно малой величины. Если несимметрия напряжений сети создается несимметричной нагрузкой, подключенной к тем же шинам, что и ПЧ, то блок обратной последовательности нагрузки практически весь замыкается на ПЧ, и только незначительная его часть, создающая напряжение U " на шинах, через распре839009 малым активным сопротивлением (близкую к короткому замыканию) в виде управляемого выпрямителя (с, х.-90 ), замкнутого на реактор. Режим выпрямления является следствием циклическо,го переключения реактора на отстаю-. щее напряжение с частотой, разной частоте сети (й =N ). В этом случае частота основной гармоники равна ну лю, что соответствуат постоянному току, так как Ю =® -Й = О. Если индуктивность реактора конечная, то ток реактора несколько отличается от идеально сглаженной формы, и в нем, а соответственно и в сетевом токе, появляются небольшие пульсации, практически не сказывающиеся на ра- 15 ботоспособности, глубине регулирования и регулировочных характеристиках устройства. Поскольку векторы напряжений прямой и обратной последовательностей вращаются в противоположные стороны, то по отношению к прямой последовательности U реак1 тор уже переключается на опережающую фазу, например, напряжение фазы (зажима) С сети отстающее для обратной последовательности и определяющее для прямой. В этом случае, как следует из принципа работы ПЧ, частота основной гармоники напряжения реактора, формируемого из отрезков кривых прямой последовательности, 30 равна сумме частот сети и управления вентилями И =04+ Я. =М+ И/ч.=2 Ю или 100 Гц для общепромышленных сетей. Расчеты показывают, что при достаточно больших индуктивностях реактора L величина переменного тока в нем за счет напряжения прямой последовательности невелика (до 4-5Ъ от тока обратной последовательности) и им можно пренебречь. Для исключе- 4() ния протекания тока нулевой последовательности, имеющего частоту сети, достаточно использовать такие схемы ПЧ, которые не имеют соединения с нулевым проводом сети (например, мостовые).

Применение предлагаемого способа позволяет разобрать новый класс регулируемых в широком диапазоне симметрирующих устройств, с хорошей формой кривой тока обратной последовательности, особенно в тех случаях, когда модуль и фаза напряжения обратной последовательности непрерывно изменяются во времени, а также в автономных системах электроснабжения с изменяющейся частотой.

Формула изобретения

Способ управления m-фазным преоб-. разователем частоты с непосредственной связью и искусственной коммутацией, выходная частота которого равна сумме или разности частот сети и управления вентилями, нагруженными на реактор, состоящий в том, что формируют последовательности распределяемых по вентилям импульсов управления, отличающийся тем, что, с целью расширения глубины регулирования тока обратной последовательности, выделяют из напряжений сети m-фазную систему напряжений обратной последовательности,синхронизируют импульсы управления вентилями напряжением обратной последовательности, после чего фазу импульсов изменяют пропорционально модулю напряжения обратной последовательности.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 353314, кл. H 02 J 3/18, 1970.

2. Авторское свидетельство СССР .9 420046, кл. Н 02 J 3/18,1970.

839009

be

Фиг. 7

Составитель Е,Жданов

Техред З. Фанта Корректор С.Шекмар

Редактор Л.Копецкая

Подписное

Заказ 4177/1 Тираж 730

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Филиал ППП Патент, г.ужгород, ул.Проектная,4